JP2015053839A - ブレーキモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータとブレーキ間にフリクションクラッチを設けた、小型でモータ効率の高いフリクションクラッチ付きブレーキモータを提供する。
【解決手段】ロータ軸の一端にブレーキ部を備えたブレーキモータにおいて、軸方向ブレーキ部側へのロータの移動を規制する規制部材と、ステータが作り出す回転磁界との相互作用でロータ軸の一端側に取り付けられたブレーキ板ユニットを磁力で吸引するプルロータと、プルロータとブレーキ板ユニットの間に配置されたブレーキバネと、ブレーキ部の反対側のロータ軸上に配置された第１のフリクションクラッチと、を備えて、前記第１のフリクションクラッチは、第１のクラッチ摩擦板、ロータ軸に対し相対回転不能に取着されている第１のクラッチ受け、皿ばね、該皿ばねが第1のクラッチ受けを第1のクラッチ摩擦板側に押圧する付勢力を調節する調節部材からなり、皿ばねの付勢力をロータを介して規制部材で受け止める。
【選択図】図１

Description

本発明は、プルロータ式ブレーキとフリクションクラッチを内蔵したブレーキモータに関する。

電気チェーンブロック等の巻上機においては、過負荷状態で巻上げを行うと、モータ、減速装置、ロードシーブ（巻取装置）、フック、フレーム等の荷重支持部の破損、あるいはロードチェーンの切断という事故に発展する可能性が増大する。こうした事故の発生を防止するために、過負荷状態となったときにスリップを発生させることにより、それ以上の巻上げを防止するフリクションクラッチを設けることが行われている。

このフリクションクラッチの設置箇所としては、ブレーキとロードシーブ間が昔から知られているが、近年は、安全性を確保する見地から、モータとブレーキ間とされるようになっている。これは、クラッチの摩擦板の摩耗や温度変化等が原因となって正常に動作しない故障、例えば不測のスリップが発生した際に、クラッチがブレーキとロードシーブ間に設けられていると、フリクションクラッチ故障による荷のずり落ちの可能性をゼロにすることが困難であるのに対し、モータとブレーキ間にあれば、ブレーキを作用させることにより、荷のずり落ちをとめることができるからである。

引用文献１は、荷物の巻上げ作業を行う場合、モータの駆動により、ロータの回転が、ハブ、摩擦板、押圧体を介して駆動軸に伝達され、この駆動軸から更に減速歯車機構の第１ギヤ軸から第１ギヤ〜第６ギヤを介してロードシーブに伝達され、このロードシーブを回転して荷物の巻上げ作業を行うことができる電気式巻上牽引装置を開示している。

ここで、この荷物の巻上げ作業を行うとき、過負荷防止装置（フリクションクラッチ）で設定したスリップ荷重以上の負荷がロードシーブに作用すると、過負荷防止装置（フリクションクラッチ）の摩擦板と押圧体との間でスリップし、ロータの回転は駆動軸に伝達されない構造となっている。この構造のため、巻き下げ起動と停止を短時間で繰り返すインチング操作が激しく行われることによって過負荷防止装置（フリクションクラッチ）の摩擦板の特性が温度変化で変わっても、ブレーキを動作させることができて、荷物が不用意に降下したりするのを防止することができることが記載されている。

引用文献２は、ロータ軸と後部軸受との間に、ブレーキ盤（ブレーキ板ユニット）を吸引する際に生ずる衝撃力を緩和する弾性部材を介装し、ブレーキ盤（ブレーキ板ユニット）の吸引時に生ずる大きな衝撃力を吸収緩和する吸引解放形ブレーキ装置を備えたモータを開示している。ここで使用されている吸引解放形ブレーキ装置は、モータに通電された時に発生する磁場を利用してブレーキ盤（ブレーキ板ユニット）を吸引するようにした、いわゆる、プルロータ式のブレーキである。

特許第２５１４７７５号公報 特公平１−２５３０３号公報

引用文献１の電気式巻上牽引装置は、電磁ブレーキを用いている。電磁ブレーキには、交流式、直流式、更に直流式で電磁ブレーキの巻線をモータ巻線と直列に配線する方式等の様々な種類があるが、いずれの場合でも、モータ制御回路とは別の電磁ブレーキ制御回路が必要となって、配線が煩雑になるという問題点がある。このため、電磁ブレーキに替えて、引用文献２に記載されたプルロータ式のブレーキを用いることにより、上記の問題点を解決することができる。

しかし、プルロータ式のブレーキは、モータのステータ内周部に、ロータとプルロータを配置した構造であるために、モータとブレーキ間にフリクションクラッチを設けることが基本的に難しい構造であることに加えて、フリクションクラッチを介在させることにより、プルロータまでの距離が増大すると、モータのサイズが大きくなるだけでなく、モータの効率が低下するという問題があり、その解決が課題となっている。

本発明に係るフリクションクラッチ付ブレーキモータは、上記の問題点を解決するため、ステータ内で回転するロータと、該ロータの軸心に配置されたロータ軸と、該ロータ軸の一端にブレーキ部を備えたブレーキモータにおいて、前記ロータは、前記ロータ軸に対し相対回転可能に取り付けられ、かつ、軸方向ブレーキ部側への移動を規制部材により規制され、前記ブレーキ部は、前記ロータ軸の一端側にロータ軸に対し相対回転不能に取り付けられたブレーキ板ユニットと、前記ステータの磁界内で前記ロータの側方に配置され、前記ステータが作り出す回転磁界との相互作用で前記ブレーキ板ユニットの基部（鉄心）を磁力で吸引するプルロータと、前記プルロータと前記ブレーキ板ユニットの基部（鉄心）間に配置されたブレーキバネを備え、前記ロータのブレーキ部とは反対側には、前記ロータ軸上に第１のフリクションクラッチが配置され、前記第１のフリクションクラッチは、第１のクラッチ摩擦板、第１のクラッチ受け、皿ばね、及び該皿ばねが第１のクラッチ受けを第1のクラッチ摩擦板側に押圧する付勢力を調節する調節部材からなり、前記皿ばねの付勢力を前記ロータを介して前記規制部材で受け止め、前記第１のクラッチ受けは前記ロータ軸に対し相対回転不能に取着されていることを特徴とする。

本発明によれば、プルロータ式ブレーキモータにフリクションクラッチを内蔵することを可能とし、かつ、モータの効率が低下することを回避しつつ、モータのサイズを小さくしたブレーキモータを提供することができる。

本発明に係るブレーキモータの第１の実施の形態を示す。 本発明に係るブレーキモータの第２の実施の形態を示す。

（第1の実施の形態）
図１は、本発明に係るブレーキモータの第１の実施の形態を示す。図１において左右に延びたロータ軸1の略中央のロータ部分と、その右側にブレーキ部分とが設けられ、ブレーキ部分の一部とロータ部分はステータ5の磁界内に配置され、これらの部分を収納したケーシングが組み合わされてブレーキモータを構成している。なお、図１において、ロータ軸1の出力側(ロータ軸1の左側)には図示しないギヤ部が形成或いは連結されている。

ロータ軸1の略中央のロータ部分には、ニードルベアリング19, 19′を介して回転可能に軸支されたロータ2が設けられている。ブレーキ部分には、ロータ軸1の円周方向に固定されているプルロータ3とブレーキ板ユニット8の基部（鉄心）4が設けられ、ロータ2とプルロータ3の円周面を囲うように対峙してステータ5が延在して、モータ部分を構成している。プルロータ3は、ステータ5の磁界内に配置され、円周方向に磁気的に分割した複数個の磁極片を有し、ステータの回転磁界との相互作用によって、プルロータと軸方向に対峙するブレーキ板ユニット8の基部（鉄心）4を磁気力により吸引する。

プルロータ3とブレーキ板ユニット8の基部（鉄心）4は、ロータ軸1の円周方向で固定されているので、ロータ軸1と一体に回転する。リング7(プルロータ規制部材)は、ロータ軸の溝に固定されて、プルロータ3がブレーキ板ユニット8の基部（鉄心）4側へ移動するのを規制する。また、プルロータ3の反対側への移動は、プルロータ皿ばね6を介してロータ軸1に設けられた段差が軸方向の動きを制限している。

ステータ5に通電されると、プルロータ3が励磁されてブレーキ板ユニット8の基部（鉄心）4を吸引する。プルロータ皿ばね6は、プルロータ3をリング7に付勢すると共に、ブレーキ板ユニット8の基部（鉄心）4を吸引及び釈放する際にはプルロータ3が受ける衝撃力を緩和する役割を担う。

ブレーキ板ユニット8は、その基部（鉄心）4の一側がブレーキばね10を介してプルロータ3に接すると共に、ブレーキ板ユニット8の先端部には摩擦板（ブレーキシュー）9を備えている。この摩擦板9がケーシングの内面との間に摺動面を形成する。ステータ5への通電が遮断されると、プルロータの磁気吸引力が消失するので、ブレーキ板ユニット8がブレーキばね10の軸方向付勢力で押され、ブレーキ板ユニット8に貼り付けられた摩擦板（ブレーキシュー）9が、ケーシングの内面に圧接することにより、ロータ軸1の回転運動を制動するブレーキ機能を発揮する。

ロータ軸1の出力側にはロータ2との間に、第１のクラッチ摩擦板15、第１のクラッチ受け16、皿ばね18、ロータ軸1の軸方向に移動して皿ばね18の圧縮力を調整する調整部材24から成る第１のフリクションクラッチが設けられている。また、ロータ2とブレーキ部との間、より詳しくは、ロータ2とプルロータ3との間には、第２のクラッチ摩擦板15′、第２のクラッチ受け16′から成る第２のフリクションクラッチ12が設けられている。これらのフリクションクラッチは、いずれもロータ端面のエンドリング13, 13′にノックピン14, 14′で固定されたクラッチ摩擦板15, 15′と、ロータ軸1の円周方向で固定されているクラッチ受け16, 16′とを有し、クラッチ摩擦板15, 15′とクラッチ受け16, 16′で摺動面を形成している。

調整部材24は、ロータ軸1に螺刻された雄ネジに螺合するナット（ベアリングナット）であり、ナットの緩み止めに舌付座金が用いられている。調整部材（ナット）24を回転させ軸方向の位置を調整し、皿ばね18の圧縮力を調整することで、フリクションクラッチの伝達可能トルクを所定の範囲内に調整する。調整後は、舌付座金によって、調整部材（ナット）24の移動（緩み）を防止する。

第１のフリクションクラッチ11及び第２のフリクションクラッチ12のクラッチ受け16, 16′は、いずれもロータ軸1に設けられた一対の固定ピン17, 17′により、ロータ軸1の円周方向で固定されている。クラッチ受け16′は規制部材である固定ピン17′によってロータ軸1の軸方向ブレーキ部側への移動は規制されている。そのため、調整部材24の位置を調節することにより、皿ばね18による第１のフリクションクラッチ11、ロータ2、第２のフリクションクラッチ12とその規制部材である固定ピン17′に順次作用する付勢力の大きさを調節し、それにより、摩擦板15, 15′とクラッチ受け16, 16′との摺動面に発生する摩擦力の大きさを調節することができる。

以上の構成のため、ステータ5が通電されると、プルロータ3が励磁されるので、ブレーキ板ユニット8の基部（鉄心）4をブレーキばね10に抗して吸引し、ブレーキ板ユニット8の先端部に設けられた摩擦板（ブレーキシュー）9が、ケーシングの内面から離れることにより、ブレーキが解除される。これと同時にロータ2が回転を開始し、この回転力は、ロータ2の左右にある第１のフリクションクラッチ11及び第２のフリクションクラッチ12を介して、ロータ軸1に伝達され、その出力側にある（図示しない）ギヤにより減速されてロードシーブに伝達され、ロードチェーンを巻き上げる。

ロードチェーンを巻き上げる作業において、過巻き状態になった際やロードチェーンに地球吊り等の過大な力が作用した際に、第１のフリクションクラッチ11及び第２のフリクションクラッチ12の摺動面が滑ることにより、ロータ2が空転するので、ロータ2、ロータ軸1、ロータ軸1を支持する軸受やフック等の荷重支持部材やロードチェーンに過大な力が作用しないようにして、これらの部品の破損や破断を未然に防止している。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明に係るブレーキモータの第２の実施の形態を示す。ここでは、第１のフリクションクラッチ11とロータ2を介して作用する皿ばね18の付勢力による、これら部材のロータ軸1の軸方向への移動を規制する構造（主に第２のフリクションクラッチの構造）を除いて、概ね第１の実施の形態と同じであるので、以下、第２のフリクションクラッチに相当する部分とその周辺の構造についてのみ説明を加える。

第２の実施の形態においては、第１の実施の形態の第２のフリクションクラッチに替えて、皿ばね18による第１のフリクションクラッチ11に加えられた付勢力をロータ2からプルロータ3に伝達するスラスト力伝達手段としてのスラスト軸受け12を配置し、このスラスト軸受を介してロータ2がプルロータ3に接触する構造のものである。

実施例２では、スラスト軸受12がプルロータ3端面に直接的に接するように配置されるので、皿ばね18による軸方向の付勢力を、第１のフリクションクラッチ11、ロータ2、スラスト軸受12、プルロータ3を介して、ロータ軸1に固定されたリング7の抗力により受ける構成となっている。実施例２では、リング７（プルロータ規制部材）が規制部材を兼用し構成する。スラスト軸受12は、複数のニードル22とそのニードルに両側から接する一対のドーナツ状の円板（ワッシャ）23, 23′から構成されている。

また、実施例１ではプルロータ3に加わる衝撃力をプルロータ皿ばね6により緩衝する構成としていたが、実施例２では皿ばね18でプルロータ3に加わる衝撃力を緩衝できるので、プルロータ皿ばね6を省略することができる。

第２の実施の形態によれば、ロータ2に一層近接してプルロータ3を設けることができるので、ステータが発生する電磁エネルギーの利用効率を更に向上することができる。その結果、モータの全体構造の小型化とモータ効率に寄与することができる。

スラスト軸受として、ここでは、耐久性と薄さの見地からスラストニードル軸受を選択したが、場合により、スラストローラ軸受、スラスト滑り軸受を選択してもよい。

また、スラスト軸受を図示しないクラッチ摩擦板に替えてもよい。クラッチ摩擦板は、ロータ2のエンドリング21またはプルロータ3端面に相対回転不能に貼り付け、その対向面に鋼板等によるクラッチ摺動面を形成し、ロータ2に作用する皿ばね18による軸方向の付勢力をプルロータ３に伝達し、プルロータ3の側方に配置された規制部材であるリング7で受け止める構成とし、かつ、過負荷が作用したときに第１のフリクションクラッチ11のスリップと一緒にスリップ（プルロータ3とロータ2が相対回転）できる構成であれば、その他の変形例であってもよい。

1 ロータ軸、2 ロータ、3 プルロータ、4 ブレーキ板ユニットの基部（鉄心）、5 ステータ、6 プルロータ皿ばね、7 リング、8 ブレーキ板ユニット、9 摩擦板（ブレーキシュー）、10 ブレーキばね、
11 第１のフリクションクラッチ、12 第２のフリクションクラッチまたはスラスト軸受、13, 13′エンドリング、14, 14′ノックピン、15, 15′クラッチ摩擦板、16, 16′クラッチ受け、17, 17′固定ピン、18 皿ばね、
21 エンドリング、22 ニードル、23, 23′円板（ワッシャ）、24 調整部材

Claims (5)

1. ステータ内で回転するロータと、
   該ロータの軸心に配置されたロータ軸と、
   該ロータ軸の一端にブレーキ部を備えたブレーキモータにおいて、
   前記ロータは、前記ロータ軸に対し相対回転可能に取り付けられ、かつ、軸方向ブレーキ部側への移動を規制部材により規制され、
   前記ブレーキ部は、前記ロータ軸の一端側に該ロータ軸に対し相対回転不能に取り付けられたブレーキ板ユニットと、前記ステータの磁界内で前記ロータの側方に配置され、前記ステータが作り出す回転磁界との相互作用で前記ブレーキ板ユニットの基部（鉄心）を磁力で吸引するプルロータと、前記プルロータと前記ブレーキ板ユニットの基部（鉄心）間に配置されたブレーキバネを備え、
   前記ロータのブレーキ部とは反対側には、前記ロータ軸上に第１のフリクションクラッチが配置され、
   前記第１のフリクションクラッチは、第１のクラッチ摩擦板、第１のクラッチ受け、皿ばね、及び該皿ばねが第１のクラッチ受けを第１のクラッチ摩擦板側に押圧する付勢力を調節する調節部材からなり、前記皿ばねの付勢力を前記ロータを介して前記規制部材で受け止め、
   前記第１のクラッチ受けは前記ロータ軸に対し相対回転不能に取着されていることを特徴とするフリクションクラッチ付きブレーキモータ。
2. 前記ロータは、前記ロータ軸に対し軸線方向に移動可能に取着され、
   前記ロータの前記第１のフリクションクラッチとは反対側で、前記プルロータと前記ロータ間に第２のフリクションクラッチが配置され、
   前記第２のフリクションクラッチは、第２のクラッチ摩擦板と第２のクラッチ受けからなり、
   前記第２のクラッチ摩擦板は、前記第２のクラッチ受けと前記ロータ間に配置され、
   前記第２のクラッチ受けは、前記ロータ軸に対し相対回転不能に取り付けられ、
   前記第２のクラッチ受けが前記ロータから離反する方向への移動を規制する規制部材が前記ロータ軸に取着され、
   前記皿ばねの付勢力によって、前記第１のフリクションクラッチの前記第１のクラッチ摩擦板と前記第１のクラッチ受けの間、及び前記第２のフリクションクラッチの前記第２のクラッチ摩擦板と前記第２のクラッチ受けの間を押圧することを特徴とするフリクションクラッチ付きブレーキモータ。
3. 前記ロータは、前記ロータ軸に対し軸線方向に移動可能に取着され、
   前記ロータの前記第１のフリクションクラッチとは反対側で、前記プルロータと前記ロータ間に、前記皿ばねの付勢力を前記プルロータに伝達するスラスト力伝達手段を備え、
   前記ロータ軸には、前記プルロータが前記ロータから離反する方向への移動を規制するプルロータ規制部材を備え、該プルロータ規制部材が前記皿ばねの付勢力に抗することを特徴とする請求項１に記載のフリクションクラッチ付きブレーキモータ。
4. 前記スラスト力伝達手段は、スラストベアリングからなることを特徴とする請求項３に記載のフリクションクラッチ付きブレーキモータ。
5. 前記スラスト力伝達手段は摩擦板からなり、前記ロータに働くモータトルクは、前記第１クラッチ受けと前記プルロータを介して前記ロータ軸に伝達されることを特徴とする請求項３に記載のフリクションクラッチ付きブレーキモータ。

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